低温甲醇洗装置配管设计探讨

第4期中氮肥2015年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer progressJu.2015低温甲醇洗装置配管设计探讨吴胜军(航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司,甘肃兰州730050)[摘要]介绍低温甲醇洗净化装置的工艺流程,结合低温甲醇洗工艺的特点,对600kta合成氨系统配套低温甲醇洗装置管道布置设计要点进行分析和探讨,供业内参考。[关键词]低温甲醇洗装置;低温泵;低温换热器;减压调节阀;塔器;尾气放空管;配管设计[中图分类号]TQ113.264.3[文献标志码]B[文章编号]1004-9932(2015)04-0028-030引言来越大,相应对于装置的管道布置难度和要求也越来越高。某600k/a合成氨裝置已建成投产目前,国内外大型煤制合成氨、合成甲醇、其净化系统采用大连理工大学的低温甲醇洗专利合成油等项目变换气净化工段广泛采用低温甲醇技术3。现结合该项目的工程设计及施工现场洗工艺口。低温甲醇洗是一种物理吸收过程,装置运行信息反馈,对低温甲醇洗装置管道布置甲醇作为吸收溶剂,利用变换气组分在低温甲醇设计要点进行分析、探讨和总结,供业内参考。中具有不同溶解度的特点,在高压下吸收H2S1低温甲醇洗装置流程简介CO2等酸性气体,以达到净化变换气的目的2随着化工项目的大型化,单套裝置的规模越低温甲醇洗装置工艺流程如图1所E-03脱盐水CO产品气净化气T-02T03原料气E01m01P-01P-02P03P-04P05废水图Ⅰ低温甲醇洗装置工艺流程简图T-0Ⅰ—H2S吸收塔;T-02-CO3吸收塔;T-03—中压闪蒸塔;T-α4-CO3汽提/解吸塔;T-05—热再生塔;T-06—甲醇/水分馏塔T-07—尾气水洗塔;P-01-H2S吸收塔进料泵;P-α2—热再生塔进料泵;P-03一贫甲醇泵;P-04—甲醇/水分馏塔进料泵;P-05—尾气水洗塔底泵;E-01—原料气冷却器;E-02—贫富甲醇换热器;E-03—酸性气/尾气换热器变换气(40℃,3.1MPa)经一系列原料冷换气中全部的H2S、COS和部分CO2被来自CO2却器降温分离岀水分后,进入H2S吸收塔,变吸收塔的富甲醇洗涤吸收后,进亼CO2吸收塔,被贫甲醇(-53℃,3.2MPa)洗涤除去所有的[收稿日期]2015-01-21[作者简介]吴胜军(1982—),男,甘肃通渭人,工程师,主要CO2后,净化气由CO2吸收塔塔顶引出,经换从事煤化工领域设计工作。热后送后续合成工段第4期吴胜军:低温甲醇洗装置配管设计探讨292低温甲醇洗系统的特点2004(1)有毒有害、易燃易爆介质较多。系统中存在甲醇、氨、H2S、CO等有毒有害、易燃易爆GFJOII态STRO1介质,对系统的密封性、防火、防爆要求较髙。GF1007(2)系统温度变化范围较大。系统温度在pt3GF100970~226℃,低温是系统的显著特点,对系统(a)进口(b)出口材料选择、管道布置有较高的要求。图2泵进出口管道典型布置(3)两相流管道较多。由于甲醇溶液溶有体膨胀产生位移的影响,以免管口受力太大而损大量气体,在流动过程中介质极易汽化产生两相坏设备或管口。连接换热器封头管口的管道,靠流,此外液氨管道也易因汽化而岀现两相流现近管口的第一个支架宜设置在水平管道上,且为象。两相流管道易发生振动,对管道柔性、支吊限位导向架,典型配管如图3(a)所示。架设计要求更高。对于多股流绕管式换热器,一般为提高换热(4)塔器较多,且以板式塔为主。低温伊效率同一种介质有多个管口进出换热器,因此,醇洗工艺现普遍采用7塔流程,塔器较多,以板配管时要考虑进出换热器管口的对称布置,避免式塔为主。板式塔配管设计要同时考虑工艺流程因管道阻力不同造成流体偏流,影响换热效率要求、管口方位、内件以及管道支吊架等因素,绕管式换热器典型配管如图3(b)所示。相较于填料塔来说,配管设计难度更大,要求对于氨冷换热器,由于液氨蒸发空间通过液更高位来调节,一般设置就地液位计和远传液位计(5)换热网络复杂,换热器型式较多。低因此,液氨管道和液位计宜布置在换热器的两温甲醇洗是低温吸收、高温解吸的过程,为了尽侧,这样既可避免管道和液位计相碰,也方便仪可能回收能量,该装置配套多种型式的换热器,表、阀门的安装、检修。液氨、气氨管道内易发如普通管壳式、绕管式、板式换热器等,对于不生相变而产生两相流现象,管道走向应“步步同型式的换热器,应根据其结构特点进行合理配高”或“步步低”,避免出现“袋形”。管设计,以满足工艺及装置稳定运行的要求。3低温甲醇洗配管设计要求3.1低温泵的配管)mm x 40mm连接到绕管换热器F2口泵在低温下运行时,低温会对与泵相接的管道产生较大的推力和应力,即使不大的推力,也连接到绕管换热器F1口POmum x 50mm会产生很大的应力,所以低温泵管道布置要尽可能考虑管道柔性S(a)管壳式换热器(b)绕管式换热器由于甲醇溶液溶有大量气体,在流动过程中图3换热器管道典型布置介质极易汽化,为防止泵发生汽蚀,泵入口管道3.3减压调节阃组的配管应尽量短,少拐弯,避免出现“袋形”。泵水平低温甲醇洗是一个高压吸收、低压解吸的过吸入管连接异径管,应采用顶平安装,泵入口典程,一般情况下从高压到低压都是通过减压阀组型配管如图2(a)所示。泵出口管道为防止阀来实现。吸收了酸性气的富甲醇经减压阀降压门安装过高,增加管道柔性,止回阀安装在水平后,富甲醇闪蒸出部分酸性气而产生两相流现管上,弯管底部设置支吊架,泵岀口典型配管如象,如果管道布置及支吊架设置不合理,易造成图2(b)所示。管道振动,影响装置稳定运行。因此,减压阀组3.2低温换热器的配管应靠近中压闪蒸塔布置,使两相流管道尽量短,管壳式换热器的固定点一般都在筒体支座管道走向应“步步高”,避免出现“袋形”。减上,因此,凡在封头管口连接的管道都要考虑筒压阀后支吊架宜设置固定架,减压阀前宜设置径0中氪肥第4期向限位导向支架,以防止管道振动。管前要做详细的配管研究,统筹考虑,使管口方3.4塔器的配管位设计更加合理。无特殊要求和限制的条件下本装置规模为600kta合成氨系统,低温甲塔上所有人孔应尽量布置在同一方位,这样既方醇洗装置采用8塔流程,其配管主要围绕这8个便操作和检修,又美观。塔进行,因此,塔的管口方位设计及配管对装置液体的稳定运行非常关键。本装置的特点为:塔径液体塔分布器分布器溢流堰流堰大,内件结构相对复杂,均采用浮阀塔盘,以四溢流、双溢流塔盘为主;进岀塔管径较大,配管270990°270液体不仅要满足工艺及内件的要求,而且也要满足管口方位、操作检修、节省材料的要求。(1)本装置以低温塔为主,进出塔的管道J180(a)双溢流塔(b)四溢流塔应考虑低温对管口受力的影响,以免管口受力太图5液相进料分布器大。沿塔垂直管道固定架一般设置在塔体靠近管人孔方位人孔方位口处,固定架与管口之间管道应有足够的柔性,避免管口受力太大。由于管径较大,考虑到管道支吊架的设置,管道应尽量靠近塔体,典型配管降液管降液管降液管如图4(a)所示。(2)沿塔布置的多个大直径管道,应均匀受液盘受液盘布置,以免因管道重力造成塔体过大的偏载,如图4(b)所示。一般情况塔体壁厚较薄,沿塔人孔方位〃人孔方位的范围垂直布置的管道应尽量考虑地面支撑,避免塔体预焊件受力过大而引起塔体局部变形。DN1000(a)双溢流塔(b)四溢流塔固定架DN8OO图6人孔方位开设范围(5)系统塔器液位控制点较多,关键部位同时设有就地、远传和联锁液位计。液位计管口导向架方位应远离降液区,避免因液相落差而造成液位DN1200的波动,引起测量误差。液位计应位于梯子平台(a)主视图(b)俯视图可操作区域,对于较长的液位计,为安装、检修图4塔器管道布置方便,液位计应尽量靠近直爬梯。(3)液相进料管受塔盘型式影响较大,管3.5尾气放空管道设计必须开设在上下两块塔盘非降液区,选择合理无特殊要求的情况下,低温甲醇洗尾气放空的进料分布器,使液相均匀地落在受液盘区域。管道一般连接在CO2汽提/解吸塔塔顶,放空高对于四溢流塔盘,需设置2个对称的进料管口,度约为86.7m,其管道布置及弹簧吊架型式才能有效利用塔盘,提高塔盘效率。双溢流塔和如图7所示。装置运行情况下,尾气水洗塔为常四溢流塔液相进料分布器如图5所示温塔,CO2汽提/解吸塔为低温塔,从尾气水洗(4)人孔应设置在操作区,并设梯子平台。塔塔顶至CO2汽提/解吸塔之间的尾气管道在垂人孔方位应设在非降液区,双溢流和四溢流塔盘直方向存在一定的热位移,因此,该常温管道需人孔开设范围如图6所示。四溢流塔盘人孔开设经应力核算,生根在CO2汽提/解吸塔上的支撑的范围较小,在进岀塔管口较多的的情况下,配应选择径向限位弹簧吊架,弹簧支吊架的选型应第4期中氩肥No 42015年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJu.2015GE水煤浆气化装置渣水分离问题探讨毛兆锋,李志祥,刘泽(神华包头煤化工有限责任公司,内蒙古包头014000[摘要]以神华包头煤化工有限责任公司CE水煤浆气化装置为例,简介其2种排渣方式,对渣水分离系统出现的问题进行分析、探讨与总结,并提出解决方案。[关键词]CE水煤浆气化;渣水分离系统;排渣方式;问题解废渣利用[中图分类号]TQ546[文献标志码]B[文章编号]1004-9932(2015)04-0031-0GE水煤浆气化装置作为神华包头煤化工有解决方案。限责任公司1800k/a甲醇装置的龙头,其运行1渣水分离系统介绍的平稳程度直接决定后系统的连续生产状况。从气化装置开车近5a来的运行情况尤其是开车初1.1渣水分离的重要性期来看,气化炉运行周期较短、计划停车次数偏GE水煤浆气化为高温下(1350℃)以浓多。气化装置的连续稳定运行受诸多操作变量因度60%(质量分数)左右的水煤浆、纯度>素的影响,本文着重从气化渣水分离方面着手,99.6%的氧气为原料进行的加压(6.5MPa)气对渣水分离系统出现问题的原因进行剖析探究,化,反应生成的高温粗煤气及溶渣进入激冷室冷并针对现有的煤气化装置的运行状况提出可行的却,原料煤中灰分等杂质变成的熔融态的粗渣经激冷水降温后固化,在激冷室底部与激冷水沉降[收稿日期]2015-01-13[作者简介]毛兆锋(1985—),男,宁夏中卫人,助理工程师。分离后经锁斗排到渣池;气化炉激冷室中洗涤粗严格按照应力分析结果并结合作用在弹簧支吊架重要的作用。气液两相流、低温是本装置的显著上的荷载统筹考虑。特点,配管过程中要综合考虑介质特性、装置特点,并严格遵循工艺要求,将系统中的安全隐患尽量消除,保证装置稳定、长周期运行。同时,弹簧支吊架管道布置既要满足生产中的操作和检修要求,又CO2汽提要节省材料,减少装置投资。/解吸塔弹簧支吊架[参考文献][]王显炎.大型煤气化配套低温甲醇洗的优势[J.化工设水洗塔[2]唐宏青,低温甲醇洗净化技术[J],中氮肥,2008(1):(a)管道布置(b)弹簧支吊架[3]汪家铭.低温甲醇洗净化工艺的技术进展及应用概况[J」图7尾气放空管道布置及支吊架型式化肥设计,2008(1):25-28[4]崔绍华,CFX在加氢精制装置加热炉入口管道布置的应用4结语[冂].石油化工设计,2013(3):24-26[5]GB50316—2000.工业金属管道设计规范[S].北京:中低温甲醇洗装置利用甲醇在低温高压下脱除国计划出版社,2008:74粗合成气中的酸性气组分以达到净化的目的,合[6]HG/20546-200.,化工装置设备布置设计规定[S].北理的管道布置,对整个装置的稳定运行有着非常京:中国计划出版社,2010:36